Реохордный мостовой измеритель RCL
Имея в наличии измеритель RCL на микроконтроллере, был неудовлетворён его нижним уровнем измерения ёмкостей и индуктивностей. Поэтому было решено вернуться к истокам и собрать простой мостовой измеритель ёмкости, индуктивности и сопротивления. Получившиеся параметры:
- измерение ёмкости: от 5 пФ до 0.1 мкФ (с перекрытием между диапазонами);
- измерение индуктивности: от 5 мкГн до 10 мГн (с перекрытием между диапазонами);
- измерение сопротивления: от 5 Ом до 10 МОм (без перекрытия).
Разумеется, что в мостовом приборе точность измерения зависит от применённой шкалы. В нашем случае шкала проста, однако её оказалось достаточно для определения нужного измеряемого параметра. Как это стало обычным для автора, в приборе были применены комплектующие, долго лежащие в коробочках и ящичках и первыми подвернувшиеся под руку.
Внешний вид собранного прибора приведён на фото ниже:
На лицевой панели моста расположены переключатель диапазонов измерений и реохорд для балансировки моста. Сверху корпуса (который был собран из двух половинок корпусов от сетевых блоков питания) расположены три "крокодила" для подключения измеряемых элементов. На задней стенке расположены гнёзда для подключения внешнего блока питания и низкоомных наушников.
Схема прибора состоит из стандартных блоков:
Первый блок - мультивибратор, обеспечивающий генерацию переменного напряжения и подачу его на измерительный мост. В конкретной конструкции применены транзисторы МП25. Резистор R5 - проволочный. Можно применить резисторы сопротивлением от 400 Ом до 10 кОм, что будет под руками, но обязательно с прямым изменением сопротивления в зависимости от поворота ручки (группа А). Второй блок - сам мост с переключаемыми образцовыми элементами (вот как раз для их подбора и был применён упомянутый в начале страницы китайский измеритель). В принципе для работы этих двух блоков достаточно, вот только индикаторные наушники BF1 должны быть применены высокоомные, которые в настоящее время не особо возможно найти. Поэтому схема дополнена третьим блоком - простым усилителем НЧ, работающим на низкоомные наушники BF2, которые можно приобрести в любом магазине. Для развязки усилителя и моста применён разделительный трансформатор (согласующий из транзисторного радиоприёмника). Для установки приемлемой громкости используется подстроечный резистор 4.7К, шлиц которого доступен через отверстие на задней стенке прибора.
На схеме не указан применённый в реальной конструкции стабилизатор напряжения на микросхеме 79L09.
Измерительный мост собран в одной половине корпуса, он соединяется с платой генератора и усилителя четырьмя проводниками.
Плата усилителя и генератора, для изготовления применялся только резак:
На плате хорошо заметен достаточно редкий в наших краях транзистор 0С72 производства фирмы Mullard, что в туманном Альбионе. Несмотря на свой возраст (где-то середина 60-х годов прошлого века) работает отлично. Остальные транзисторы и детали также не блещут молодостью - к примеру, транзистор П15 выпуска октября 1962 года, с плоским основанием... Разумеется, что возможно использовать любые имеющиеся современные транзисторы, КТ315/361, 3102/3107.
Шкала прибора взята готовая, из известной публичной литературы, нарисованная специально для проволочного реохорда. Кстати, вместо него вполне возможно применить и обычный переменный мастичный резистор (обязательно группы А), но шкалу придётся ему рисовать заново.
Картинка лицевой панели была распечатана, заламинирована и наклеена на фальшпанель из текстолита (на картинке ошибка в пределе измерения ёмкости - 0,01 мкФ).
Работа с измерительным мостом очень проста. Подключаем измеряемый элемент, устанавливаем желаемый предел измерения и реохордом балансируем мост до пропадания или максимального уменьшения громкости звука в наушниках, после чего считываем значение со шкалы и умножаем её на предел измерения.
В планах дополнить измерительный мост простым светодиодным индикатором для визуального считывания момента баланса.
UPD 1. Не рекомендую использовать в качестве образцовых индуктивностей отечественные дроссели "советского" производства. В этом случае невозможно получить точный баланс моста, хотя их индуктивность и может быть требуемой и придётся проводить замер по изменяющейся фазе (изменяется тембр звучания, а не его громкость). Лучше найдите зарубежные "полосатики". Скорее всего это связано с тем, что отечественные дроссели выпускались как заградительные/противопомеховые, а зарубежные просто настроены на определённую индуктивность и не более. В крайнем случае намотайте дроссель самостоятельно, но без использования какого-либо сердечника.
UPD 2. Для повышения точности измерения малых ёмкостей и индуктивностей лучше поднять частоту генератора путём замены конденсаторов 0,01 мкФ на 6800 пФ или 4700 пФ (всё зависит от восприимчивости Вашего слухового аппарата к полученным высокочастотным звукам). Также рекомендую вывести регулировку резистора 4,7 кОм наружу, дабы более оперативно подстраивать чувствительность прибора. В этом случае вполне возможно применить световую индикацию баланса с помощью микросхем типа AN6884, KA2284, LB1403N, LB1413N, LB1423N, LB1433N, LB1443N с линейкой из пяти светодиодов в стандартном включении.